專(zhuān)利名稱(chēng)：用于計(jì)算機(jī)的衛(wèi)星多媒體數(shù)據(jù)接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于計(jì)算機(jī)的衛(wèi)星多媒體數(shù)據(jù)接收器，屬通信技術(shù)領(lǐng)域。
自1965年國(guó)際衛(wèi)星通信組織把第一顆“國(guó)際通信衛(wèi)星”(INTELSAT-I)發(fā)射進(jìn)入靜止同步軌道并投入國(guó)際通信業(yè)務(wù)以來(lái)，衛(wèi)星通信在國(guó)際國(guó)內(nèi)通信和廣播電視等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星通信技術(shù)不斷改進(jìn)和提高，衛(wèi)星通信設(shè)備體積越來(lái)越小，使用越來(lái)越方便。
傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信要實(shí)現(xiàn)雙向通信必須建立雙向站。而目前市場(chǎng)所能提供的雙向站不能很好地滿足應(yīng)用要求，它們主要有如下幾個(gè)缺點(diǎn)1、傳輸效率低。目前的雙向站系統(tǒng)主要是基于對(duì)稱(chēng)的信道傳輸方式進(jìn)行的。而實(shí)際網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)表明，大量的業(yè)務(wù)流量呈現(xiàn)非對(duì)稱(chēng)特性，上行鏈路容量很大地被浪費(fèi)，因此雙向站的傳輸效率很低。
2、價(jià)格昂貴。目前的衛(wèi)星Ku波段的雙向站都是國(guó)外進(jìn)口，最低價(jià)格也在5000美元左右，一旦發(fā)生故障，每次的維修費(fèi)用也很高。在一個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，用戶(hù)的量一般都比較大，價(jià)格是建網(wǎng)時(shí)需要考慮的一個(gè)重要因素。
3、設(shè)備要求高。衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)公司為了防止轉(zhuǎn)發(fā)器干擾，對(duì)雙向站的天線的方向性和極化隔離度提出了很高的要求。為了保證主站能夠收到小站的發(fā)出的信號(hào)，小站天線一般要在1．8～2．4m之間；而在單向傳輸系統(tǒng)中，只要加大主站的發(fā)射功率，可將天線降到1．2m以下，很容易安裝。
4、建站環(huán)境要求高。目前我國(guó)的衛(wèi)星通信雙向站對(duì)應(yīng)用環(huán)境要求很高，比如美國(guó)休斯公司的個(gè)人地球站(PES)要求電源電壓為200V~240V，地線要求2歐姆以下，電源不間斷，空調(diào)環(huán)境。這種要求在我國(guó)的許多地方都不太容易滿足，即使能滿足，要求的附加設(shè)備的費(fèi)用也比較多。
鑒于以上因素，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外開(kāi)始研制集成度高、價(jià)格便宜的衛(wèi)星單收站，出現(xiàn)了各種形式的產(chǎn)品，有機(jī)頂盒和插在計(jì)算機(jī)中的插卡。特別是隨著數(shù)字視頻廣播一衛(wèi)星DVB-S(Digital Video Broadcast-Satellite)標(biāo)準(zhǔn)的制定，出現(xiàn)了專(zhuān)用大規(guī)模集成電路，這極大地提高了系統(tǒng)集成度。目前國(guó)內(nèi)外有多家公司如HughesNetwork System，Scientific Atlanta，臺(tái)灣阡成視訊都推出了自己基于計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品，它們?cè)谝欢ǔ潭壬夏軌驖M足要求，但是存在以下幾方面問(wèn)題1、接收數(shù)據(jù)的最低速率為2M符號(hào)率每秒，(見(jiàn)各家產(chǎn)品的說(shuō)明書(shū))，這對(duì)于寬帶視頻廣播而言是合適的，因?yàn)橐宦稭PEG-2視頻流的一般都在2M比特每秒。但是在多媒體數(shù)據(jù)廣播中數(shù)據(jù)率可以低于2M比特每秒，而且最低要求帶寬太高就意味著系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本提高。通常而言，1MHz帶寬的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的一年租金大約為40萬(wàn)元人民幣，采用現(xiàn)有的衛(wèi)星接收器必須至少每年投入80萬(wàn)元人民幣才能開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。在系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)營(yíng)時(shí)用戶(hù)需求都比較小，2MHz帶寬有可能浪費(fèi)。
2、插于計(jì)算機(jī)中衛(wèi)星接收器對(duì)計(jì)算機(jī)要求比較高。在國(guó)外用戶(hù)一般使用原裝品牌機(jī)因此衛(wèi)星接收器都能正常工作，而在我國(guó)大量使用的是兼容機(jī)和自己組裝的機(jī)器，有些計(jì)算機(jī)不能滿足衛(wèi)星接收器的要求。因此有必要設(shè)計(jì)出對(duì)計(jì)算機(jī)適用范圍廣的新型衛(wèi)星接收器。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種用于計(jì)算機(jī)的衛(wèi)星多媒體數(shù)據(jù)接收器，以降低衛(wèi)星接收器的最低速率要求，提高衛(wèi)星接收器的適應(yīng)能力，從而滿足中國(guó)國(guó)情需求。另外目前符合DVB-S標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星計(jì)算機(jī)接收器基本都是國(guó)外產(chǎn)品，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)性能更優(yōu)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的用于計(jì)算機(jī)的衛(wèi)星多媒體數(shù)據(jù)接收器，由高頻頭、解調(diào)和信道處理模塊、幀同步和地址檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、PCI總線接口和電源模塊組成。其中高頻頭、解調(diào)和信道處理模塊為元件U14，用于對(duì)從衛(wèi)星接收下來(lái)的L波段信號(hào)(950～2150MHz)進(jìn)行放大、濾波和變頻得到兩路正交基帶信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行A／D采樣、數(shù)字解調(diào)、信道譯碼、去交織和解擾；幀同步和地址檢測(cè)模塊為元件U3，用于對(duì)經(jīng)過(guò)解擾的信號(hào)進(jìn)行同步字檢測(cè)獲得幀同步，并檢測(cè)數(shù)據(jù)的目的地址；數(shù)據(jù)緩沖模塊為元件U1，用于對(duì)自己接收下來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，供計(jì)算機(jī)空閑的時(shí)候讀??；PCI總線接口為元件U4，用于處理計(jì)算機(jī)同接收器之間的總線接口；接收器電源為元件U10，U11，U12，U8，U7，分別給接收器的其它模塊提供相應(yīng)的電源。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為1．最低接收速率為1M符號(hào)率每秒。
2．板上電源完全獨(dú)立設(shè)計(jì)，有效隔離干擾。
3．可接收符合DVB-S標(biāo)準(zhǔn)的MPEG-2碼流。
4．輸入信號(hào)頻率范圍L波段950～2150MHz。
5．輸入信號(hào)電平-25dBm～-65dBm。
6．輸入接口F型接頭。
7．PCI總線，即插即用。
8．給LNB提供垂直／水平極化電壓13／18V。


圖1為衛(wèi)星接收器的功能框圖。
圖2為高頻頭、解調(diào)和信道處理模塊的電路原理圖。
圖3為高頻頭的功能框圖。
圖4為解調(diào)和信道處理模塊功能框圖。
圖5為幀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為幀同步、地址檢測(cè)電路原理圖。
圖7為數(shù)據(jù)緩存電路原理圖。
圖8為PCI總線接口電路原理圖。
圖9為電源模塊電路原理圖。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)介紹本實(shí)用新型的內(nèi)容。
如圖2、3、4所示，L波段信號(hào)首先經(jīng)過(guò)帶通濾波器，濾除帶外雜波和干擾，然后通過(guò)由自動(dòng)增益控制AGC電壓控制的一級(jí)放大器放大。信號(hào)經(jīng)過(guò)第二級(jí)帶通濾波器之后進(jìn)行一次變頻，信號(hào)轉(zhuǎn)移到中頻，再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的帶通濾波和AGC控制的二級(jí)放大器。第2本振產(chǎn)生兩個(gè)相互正交的載波，它同二級(jí)放大后的信號(hào)混頻濾波后便得到正交的兩路基帶信號(hào)I和Q。在圖2中U8為電源放大器，它為高頻頭提高18V電源。兩路正交基帶信號(hào)I和Q經(jīng)過(guò)A／D采樣成為數(shù)字信號(hào)，然后QPSK解調(diào)。為了保證數(shù)據(jù)傳送的可靠性，必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼。在DVB-S標(biāo)準(zhǔn)中，采用的是以卷積碼為內(nèi)碼，RS碼為外碼的級(jí)聯(lián)碼。同時(shí)為了抗信道中的突發(fā)誤碼，還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行交織。因此解調(diào)數(shù)據(jù)首先經(jīng)過(guò)Viterbi卷積譯碼，編碼速率從1／2到7／8可變；然后去交織，這里采用的是交織深度為12的卷積交織；最后經(jīng)過(guò)(204，188)RS譯碼便可得到基本無(wú)誤的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)傳輸中為了解決01碼不對(duì)稱(chēng)的問(wèn)題，通常在傳輸前對(duì)信源進(jìn)行擾碼，相應(yīng)地我們?cè)谧詈笮枰鈹_。
如圖5所示為經(jīng)過(guò)信道處理解擾之后數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)，它由同步字、目的地址、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)組成。如圖6所示，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的正確識(shí)別，首先要找到同步字，判別其后目的地址是否和本接收器的地址相同，若相同則接收，否則丟棄該數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)是變長(zhǎng)幀，因此需要根據(jù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度指示來(lái)正確接收其后的數(shù)據(jù)。
如圖7所示，為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和衛(wèi)星接收器能夠異步工作，即計(jì)算機(jī)可以在空閑的時(shí)候才從衛(wèi)星接收器上讀取數(shù)據(jù)，因此我們需要對(duì)衛(wèi)星接收器接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖，這里采用雙口RAM，即有兩套數(shù)據(jù)和地址總線分別用于計(jì)算機(jī)和衛(wèi)星接收器的讀寫(xiě)，并這兩套讀寫(xiě)能同時(shí)操作。緩沖器的管理采用環(huán)形隊(duì)列，它有兩個(gè)指針，一個(gè)是讀指針，一個(gè)是寫(xiě)指針，分別指示當(dāng)前讀和寫(xiě)的緩沖器的地址。這樣當(dāng)衛(wèi)星接收器接收到自己需要的數(shù)據(jù)時(shí)，它根據(jù)寫(xiě)指針把數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩沖器，并給計(jì)算機(jī)發(fā)出一個(gè)中斷。計(jì)算機(jī)不必立即響應(yīng)中斷，它可在自己空閑的時(shí)候來(lái)讀取數(shù)據(jù)，這樣可以減少等待時(shí)間，提高效率。
如圖8所示，PCI總線接口是衛(wèi)星接收器和PCI總線接口間的“橋”，它完全符合PCI2．1規(guī)范。衛(wèi)星接收器插在計(jì)算機(jī)中即插即用，可自動(dòng)獲得系統(tǒng)資源，最大數(shù)據(jù)傳輸率133Mbyte／s。
如圖9所示，衛(wèi)星接收器上存在多組電源，包括3．3V，5V，14／18V，30V。由于衛(wèi)星接收器插在計(jì)算機(jī)上，所以電源要由計(jì)算機(jī)供給。而在我國(guó)各種計(jì)算機(jī)電源水平參差不齊，有的電源紋波和雜波很大，這就使得在一些計(jì)算機(jī)上能夠工作的衛(wèi)星接收器到另外的計(jì)算機(jī)上就不能工作。所以我們非常小心地設(shè)計(jì)電源，對(duì)每組電源都采取了有效的隔離。每個(gè)不同功用的電源要么采用DC／DC變換模塊，要么采用穩(wěn)壓模塊，這樣把每個(gè)電源的紋波控制在20毫伏以下，極大地提高了衛(wèi)星接收器在不同計(jì)算機(jī)中的適應(yīng)能力。其中U7，U10，U11為DC／DC變換模塊，分別提供30V，18V，5V電源，U12，U13，U15為穩(wěn)壓模塊，分別提供3．3V，5V，5V電源。
權(quán)利要求1.一種用于計(jì)算機(jī)的衛(wèi)星多媒體數(shù)據(jù)接收器，其特征在于，該接收器由高頻頭、解調(diào)和信道處理模塊、幀同步和地址檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、PCI總線接口和電源模塊組成；其中所述的高頻頭、解調(diào)和信道處理模塊為元件U14，用于對(duì)從衛(wèi)星接收下來(lái)的L波段信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和變頻得到兩路正交基帶信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行A／D采樣、數(shù)字解調(diào)、信道譯碼、去交織和解擾；其中所述的幀同步和地址檢測(cè)模塊為元件U3，用于對(duì)經(jīng)過(guò)解擾的信號(hào)進(jìn)行同步字檢測(cè)獲得幀同步，并檢測(cè)數(shù)據(jù)的目的地址；其中所述的數(shù)據(jù)緩沖模塊為元件U1，用于對(duì)自己接收下來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，供計(jì)算機(jī)空閑的時(shí)候讀取；其是所述的PCI總線接口為元件U4，用于處理計(jì)算機(jī)同接收器之間的總線接口；其中所述的接收器電源為元件U10，U11，U12，U8，U7，分別給接收器的其它模塊提供相應(yīng)的電源。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于計(jì)算機(jī)的衛(wèi)星多媒體數(shù)據(jù)接收器,由高頻頭、解調(diào)和信道處理模塊、幀同步和地址檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、PCI總線接口和電源模塊組成。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為:最低接收速率為1M符號(hào)率每秒,有效隔離干擾,可接收符合DVB－S標(biāo)準(zhǔn)的MPEG－2碼流,輸入信號(hào)頻率范圍:L波段950～2150MHz,輸入信號(hào)電平:－25dBm～-65dBm,輸入接口:F型接頭,PCI總線,即插即用。
文檔編號(hào)H04B7/15GK2428919SQ0023117
公開(kāi)日2001年5月2日 申請(qǐng)日期2000年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月7日
發(fā)明者王勇前, 馬正新, 曹志剛, 楊玉琢 申請(qǐng)人:清華大學(xué)